劉家道口樞紐工程建設(shè)與管理創(chuàng)新實(shí)踐探討

董超，任偉偉

（1.沂沭河水利管理局河?xùn)|河道管理局，山東 臨沂 276000；2.臨沂市第三十四中學(xué)，山東臨沂 276000）

劉家道口樞紐是沂沭泗河洪水東調(diào)南下續(xù)建工程的重點(diǎn)項(xiàng)目，是實(shí)現(xiàn)沂河洪水東調(diào)入海的關(guān)鍵性控制工程。其主要作用是控制沂河上游來水，在沭河大官莊樞紐工程的配合下，使80%的洪水經(jīng)石梁河水庫、新沭河?xùn)|調(diào)入海，騰出駱馬湖、新沂河部分蓄洪泄洪能力以接納南四湖南下洪水，同時兼有蓄水、灌溉、排沙和交通等綜合效益。該工程于2005 年12 月開工建設(shè)，2010 年4 月竣工驗(yàn)收并移交運(yùn)行管理。劉家道口樞紐工程的建成和有效管理，進(jìn)一步完善了沂沭泗地區(qū)防洪體系，提高了沂沭泗河中下游地區(qū)的防洪標(biāo)準(zhǔn)，對保障魯南蘇北地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會又好又快發(fā)展具有十分重要作用。

1 工程設(shè)計與建設(shè)

作為東調(diào)南下工程的重要組成部分，劉家道口樞紐曾于上世紀(jì)70 年代初規(guī)劃興建，建成了樞紐工程中的彭家道口分洪閘。由于當(dāng)時經(jīng)濟(jì)困難等原因而停緩建，致使統(tǒng)籌解決沂沭泗地區(qū)防洪問題的東調(diào)南下工程擱置多年。1991 年國務(wù)院《關(guān)于進(jìn)一步治理淮河和太湖的決定》和此后的國務(wù)院治淮治太會議，將劉家道口樞紐作為治淮重要項(xiàng)目，要求加快建設(shè)。為協(xié)調(diào)推動工程上馬，2003 年1 月水利部召開東調(diào)南下及南水北調(diào)東線工程省部聯(lián)席會議，確定了治淮19 項(xiàng)骨干工程并對相關(guān)工程統(tǒng)籌做出一攬子安排。

劉家道口節(jié)制閘是我國平原河道上規(guī)模最大的節(jié)制閘，閘門凈寬大，擋水高，地處郯廬大斷裂帶上，工程所在地曾于公元1668 年發(fā)生了相當(dāng)于里氏8.5 級大地震。為解決劉家道口節(jié)制閘設(shè)計和施工中的技術(shù)難題，研究創(chuàng)新了多項(xiàng)新技術(shù)、新工藝，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，取得了良好的成效。

1.1 國內(nèi)寬高比最大的弧形閘門

劉家道口節(jié)制閘弧形閘孔的尺寸16m×8.5m，弧門半徑11m，支鉸高度8.2m，閘門設(shè)計水頭8.2m。由液壓啟閉機(jī)啟閉，是9 度強(qiáng)地震區(qū)目前最大的弧形閘門，也是國內(nèi)高寬比最大的弧形閘門。為確保閘門結(jié)構(gòu)技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠，工程建設(shè)部門深入研究該種門型的整體受力和變形特點(diǎn)，確定弧門支撐采用了“A”型斜支臂箱型結(jié)構(gòu)，為驗(yàn)證這一結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，進(jìn)行了空間三維有限元計算分析，結(jié)果表明劉家道口節(jié)制閘大跨度表孔弧形閘門的結(jié)構(gòu)布置合理，門葉結(jié)構(gòu)和“A”型斜支臂箱型結(jié)構(gòu)安全可靠。

1.2 閘門及啟閉機(jī)潤滑技術(shù)

自潤滑球面軸承自動調(diào)整能力強(qiáng)，對閘門的偏移和位移不敏感，能在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)偏斜和位移，而不影響軸承中的壓力分布；由于球面滑動軸承的滑動面為球形，能承受徑向與軸向兩個方面的力；球面軸承具有很好的自潤滑性能，可避免圓柱軸瓦滑動軸承常見的“抱軸”現(xiàn)象發(fā)生；球面軸承避免了圓柱軸承邊緣產(chǎn)生的較大邊緣應(yīng)力。實(shí)現(xiàn)了閘門計算理論模型（鉸接點(diǎn)）與實(shí)際的統(tǒng)一，切實(shí)提高了閘門運(yùn)行的可靠性，同時解決了工程管理、維護(hù)等問題。

1.3 預(yù)應(yīng)力混凝土閘墩新技術(shù)

劉家道口節(jié)制閘共36 孔，每孔凈寬16.0m，為國內(nèi)平原河道跨度最大的弧形閘門，最高擋水高度8.2m，且位于臨沂郯城縣8 度強(qiáng)地震區(qū)，鑒于工程的重要性，設(shè)計地震烈度按9 度設(shè)防。由于閘門水推力較大，利用普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)難以解決弧門支座與閘墩的連接部位及閘墩局部受拉區(qū)混凝土抗裂或限裂問題。工程設(shè)計中采用預(yù)應(yīng)力混凝土閘墩新技術(shù)，預(yù)應(yīng)力錨索布置在錨體支座與支座連接部位及閘墩局部受拉區(qū)，并施加預(yù)應(yīng)力，以抵消弧門推力所產(chǎn)生的拉應(yīng)力，從而保證了結(jié)構(gòu)承載能力及正常使用要求。經(jīng)監(jiān)測，錨體支座與支座連接部位及閘墩局部受拉區(qū)在正常使用情況下均處于受壓狀態(tài)，目前工程運(yùn)行正常。

1.4 弧形閘門液壓啟閉機(jī)總體布置優(yōu)化技術(shù)

在國內(nèi)首次研究提出了弧形閘門液壓啟閉機(jī)總體布置優(yōu)化技術(shù)，采用總造價為目標(biāo)函數(shù)，研究了液壓啟閉機(jī)總體布置優(yōu)化設(shè)計方法，該方法適用于端部和中部支承型式液壓啟閉機(jī)的各種布置尺寸和開度工況，能夠最大范圍地獲得弧門液壓啟閉機(jī)的整體布置最優(yōu)，確定啟閉機(jī)容量和工作行程的最佳組合值，為提高水閘設(shè)計水平建立了參考模式。此外，該優(yōu)化方法可顯著降低工程造價。

1.5 連續(xù)抗滑齒墻技術(shù)

劉家道口節(jié)制閘閘墩位于中等風(fēng)化的泥質(zhì)砂巖上，基巖抗剪強(qiáng)度較低，設(shè)計中閘墩底板采用兩道抗滑連續(xù)齒墻，一道設(shè)在閘底板前端，另一道設(shè)在弧形閘門底砍下部，根據(jù)閘墩穩(wěn)定及抗滑齒墻的強(qiáng)度和剛度要求，連續(xù)齒墻底板以下深度需要4.5m，解決了風(fēng)化泥巖地基閘墩抗滑穩(wěn)定問題，施工方便，大大縮短了施工工期。

1.6 橋頭堡及調(diào)度中心建筑造型設(shè)計

在綜合臨沂市建筑規(guī)劃、道路交通、開放空間配置、景觀系統(tǒng)構(gòu)架等多方面要求后，提出的劉家道口節(jié)制閘橋頭堡建筑設(shè)計方案，造型新穎美觀，設(shè)計層次豐富，富有文化底蘊(yùn)，符合當(dāng)?shù)爻鞘幸?guī)劃要求，并形成獨(dú)具特色的濱水區(qū)景觀。

1.7 電氣及自動化設(shè)計技術(shù)

電氣設(shè)計采用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息采集技術(shù)、自動監(jiān)控技術(shù)、通訊技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)采用100Mbps 全雙工交換式光纖網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了工程現(xiàn)代化管理。計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用分布開放式結(jié)構(gòu)，具有高度的分散性、實(shí)時性、可靠性、開放性和互操作性等優(yōu)點(diǎn)，正逐步成為水利系統(tǒng)自動化控制的主流；電視監(jiān)視系統(tǒng)利用先進(jìn)的以太網(wǎng)技術(shù)、光纖通信技術(shù)、動態(tài)圖像壓縮與傳輸技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方監(jiān)控閘室的運(yùn)行、閘上下游及公路橋全景和泵房、配電室、中控室、發(fā)電機(jī)室內(nèi)全貌的閉路電視系統(tǒng)。該套系統(tǒng)先進(jìn)實(shí)用，自動化水平高，為樞紐工程的調(diào)度管理和安全運(yùn)行提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。

2 工程管理與運(yùn)行

為提高劉家道口樞紐工程管理運(yùn)行水平，水利部批復(fù)成立劉家道口水利樞紐管理局隸屬沂沭河水利管理局，是在原有管理單位的基礎(chǔ)上升格為具有行政職能的副處級事業(yè)單位。主要任務(wù)為負(fù)責(zé)管理劉家道口節(jié)制閘、彭家道口分洪閘、劉家道口灌溉放水洞，樞紐以上沂河13.01km 河道及兩岸堤防，樞紐以東分沂入沭6.28km 水道及兩岸堤防的工程管理運(yùn)行、防汛、維護(hù)等工作。

多年來，工程管理單位始終堅持以工程管理的制度化、法制化和現(xiàn)代化為目標(biāo)，加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)，完善措施，全面推行水利工程的組織管理、安全管理、運(yùn)行管理和經(jīng)濟(jì)管理，保障了樞紐工程的安全運(yùn)行。

2.1 制度建設(shè)促規(guī)范

在建章立制方面，制定完善了工程檢查、觀測、維修養(yǎng)護(hù)、檔案管理等涵蓋各個方面的100 多項(xiàng)規(guī)章制度，讓管理工作有章可循，給管理工作提供了強(qiáng)有力的規(guī)范化保障。同時，加強(qiáng)監(jiān)督和檢查，切實(shí)提高制度執(zhí)行力，使管理工作向“規(guī)范化、精細(xì)化、科學(xué)化”扎實(shí)推進(jìn)。

2.2 先進(jìn)科技是保證

先進(jìn)科技的利用是樞紐現(xiàn)代化管理的保證。劉家道口水利樞紐利用水情信息系統(tǒng)，及時掌握上游來水，根據(jù)上級調(diào)度指令啟閉閘門，合理調(diào)配水資源。通過122 路監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，對樞紐、河道進(jìn)行24 小時全天候?qū)崟r監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)調(diào)度洪水和科學(xué)管理洪水的目標(biāo)。

2.3 精細(xì)管理夯基礎(chǔ)

劉家道口樞紐在工程管理和維修養(yǎng)護(hù)中進(jìn)一步堅持“管養(yǎng)分離”“養(yǎng)重于修，修重于搶”原則，將工程檢查、觀測、維護(hù)、考核等日常管理工作落實(shí)到每一天，堅持水閘經(jīng)常性試車，有效保證了工程的安全可靠、啟閉靈活、運(yùn)用自如。

2.4 依法行政作保障

樞紐工程安全管理工作責(zé)任重大。為落實(shí)責(zé)任，依法管理，劉家道口樞紐積極開展流域水行政管理工作，涉河建設(shè)項(xiàng)目監(jiān)管規(guī)范有序，為沿河人民生命財產(chǎn)鑄就了一條水事平安線，為依法治水、依法管水提供了安全保障。

3 結(jié)語

劉家道口樞紐工程投入運(yùn)行以來，蓄水曾達(dá)到設(shè)計最高蓄水位60.0m，泄洪流量已超過設(shè)計流量的50%以上，安全運(yùn)行良好。樞紐2010 年泄洪8.9 億m3，2011 年泄洪20 億m3，2012 年泄洪32.3 億m3。特別是2012 年7 月7 日至10 日，流域出現(xiàn)強(qiáng)降雨并造成沭河干支流發(fā)生近二十年最大洪水，本次暴雨洪水降雨歷時長、強(qiáng)度大、洪水暴漲暴落、旱澇急轉(zhuǎn)、支流來水量大、城市內(nèi)澇嚴(yán)重，劉家道口水利樞紐泄洪流量達(dá)到7270m3/s，工程經(jīng)受了洪水考驗(yàn)，為下游山東、江蘇兩省二十多個縣區(qū)、4638 萬人口及5412 萬畝耕地提供了防洪安全保障■